水下钻孔爆破水不耦合装药的减振效应研究

为了研究水不耦合装药爆破在水下爆破中的减振效应,以减少对邻近建筑物等被保护对象的危害,分别采用理论推导和现场试验方法,研究了水不耦合装药爆破振动的衰减规律。在理论推导中,根据牛顿第三定律、介质连续条件和波的动量守恒定律,通过计算波阻抗比,分别推导了水不耦合装药爆破和耦合装药爆破两种情况下,炸药爆炸冲击波在水体和岩体之间反射、透射之后的质点振动速度,得出水不耦合装药爆破爆炸冲击波传入岩体内的质点振动速度衰减率。计算结果表明,水不耦合装药爆破炸药爆炸冲击波经水体传入岩体后,岩体质点振动速度仅为炸药质点振动速度的3.8%;与耦合装药爆破相比,岩石质点振动速度减少93.10%。现场实验结果表明,综合采取水不耦合装药、逐孔起爆、精确限定单孔装药量和一次起爆最大装药量,以及其他减震措施,基于实测的爆破振动数据,动态优化调整爆破参数,减少了爆破振动和水中冲击波对被保护物的危害,保障了爆破质量和工程进度。无论是理论推导还是现场试验,均表明水不耦合装药爆破在水下爆破中具有明显的减振作用,计算得出的质点振动速度衰减率具有理论指导意义,而在现场试验获得的实际效果,为水下爆破工程的振动控制,提供了实践经验和借鉴,并形成了一套水下钻孔水不耦合装药爆破技术施工工艺。

基于ANSYS LS-DYNA水下爆破阻波帘的设计与研究

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘,使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块,使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m,压强为7.5 MPa的位置进行数据采集,对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明,阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘,在1 kg TNT当量工况条件下,距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处,压强降低率达到97%,防护效果最好。

多层气泡帷幕对水下爆炸防护能力的研究

为了探究多层气泡帷幕对水下爆炸的防护能力,设计层数为1、2、3不同层数的气泡帷幕,结合气流量的变化,分析层数的改变对冲击波衰减能力及对周围地表振动速度的影响。实验条件下,总气流量小于40 L/min,单层气泡帷幕相对于其他层数的气幕有着更好的削弱冲击波峰值压力效果;总气流量在40~50 L/min之间,3种不同层数的气泡帷幕防护效果近乎相同,消波能力约75%;总气流量大于50 L/min时,多层气泡帷幕的防护效果逐渐优于单层气泡帷幕,且层数越多,气泡帷幕的消波能力越强。同气流量下,气泡帷幕的层数越多,到达目标区域的冲击波比冲量越小,对周围的破坏能力越低。爆破近点地面的垂向主振频率集中在17 Hz附近,垂向振动速度远大于其他方向的振动速度,且都会随着气流量的增大而逐渐降低。在低气流量下,单层气幕有着更好的振速衰减效果,随着气流量的上升,气泡帷幕层数越多,对振动速度衰减能力越强。

气泡帷幕对水下爆炸冲击波的衰减研究

水下爆炸产生的冲击波对周围环境有巨大的破坏作用,采取气泡帷幕防护对爆破区域保护意义重大。为研究气泡帷幕层数对水下爆炸冲击波的衰减作用,使用Autodyn有限元软件建立了自由水域和不同层数气泡帷幕的水下爆炸模型,并对数值模型进行试验验证,拟合出了冲击波峰值超压的公式,并对比分析了不同气泡帷幕层数对水中冲击波衰减效果的影响。研究结果表明:气泡帷幕能明显削弱水下爆炸冲击波的峰值超压,1层气泡帷幕衰减比例可以达到83%以上,随着气泡帷幕层数的增加,对水下冲击波的衰减可以达到94%以上,2层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压比1层减少了61.94%,3层气泡帷幕时,背爆面距爆心12 m处比2层气泡帷幕时减少11.38%,4层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压仅比3层减少了6.42%,气泡帷幕可以明显地削弱水中冲击波。此外,较少的气泡帷幕层数可以明显衰减水下爆炸冲击波,但是随着气泡帷幕层数的增加,衰减效果越来越不明显。

水下钻孔破岩爆破振动衰减规律试验研究

为控制和减少水下钻孔爆破水击波有害效应,研究水下钻孔爆破振动衰减规律,依托贵港二线船闸下游船墩前沿爆破施工区域,开展了水下钻孔爆破数据检测,测试水击波超压峰值、地震波振动数值。由于水击波传播过程中影响因素众多,难以进行精确计算。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下钻孔爆破水击波传播规律的基础上,进行超压峰值传播衰减规律回归计算,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。

水下钻孔CO_(2)气爆和乳化炸药爆破对比分析

水下爆破作业中飞石、毒气、振动等爆破共生物严重影响水下环境安全,为完成水下炸礁爆破施工任务和不破坏水下生态环境的要求。通过长期的施工经验的思考和总结,提出了水下钻孔CO_(2)气爆代替乳化炸药爆破的施工技术方案。文章通过对比水下破岩CO_(2)气爆与乳化炸药爆破,分析在相同作用效果下,CO_(2)使用量,水击波和地震波数据,以及对鱼类的影响。总结了CO_(2)在水下膨胀破岩作业中的工艺、技术及施工方法,计算出钻孔爆破孔距、排距等相关参数。

水下钻爆工程综合效益的优化

针对水下钻爆工程存在成本费用差异较大的问题,过研究钻孔爆破孔、排距,装药量等钻爆参数对爆破块度、爆破浅点形成的影响,分析爆破孔排距、装药量、块度、浅点、钻机船工效、挖泥船工效、泥驳工效与成本费用的关系,提出水下钻爆施工钻孔、爆破、挖装、运输、浅点处理费用优化方案。根据不同岩石性质、构造特点,经过试爆确定爆破参数,使水下钻爆成本费用可控,从而使水下钻爆工程获得较好的综合效益。通过试爆确定爆破参数,使理论计算与实际成本数据吻合较好,从而使水下钻爆工程获得较好的综合效益。

CO_(2)气爆水击波与地震波效应试验研究

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石,多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则,不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石,裸爆相对于钻孔爆破,炸药与岩面的接触面小,炸药使用量大,会出现能量利用率低、炸药单耗高、噪音和水击波大,影响生态环境等问题。为了分析浅点爆破影响因素,进行现场监测研究,对比水下薄层岩石裸露爆破法和钻孔爆破法,在相同作用效果下,CO_(2)裸爆、钻孔CO_(2)气爆和钻孔乳化炸药爆破水击波和地震波数据。以防城港18#~22#泊位码头基槽、停泊地开挖、炸礁及清礁工程为例,根据岩层性质、岩层形态、被炸岩石顶部的水深和浅点厚度等制定药包排列和用药量方案。通过对比分析得出相同气瓶条件,CO_(2)裸爆水击波超压值是钻孔CO_(2)气爆的1.87~41.9倍。应用水下钻孔乳化炸药爆破是CO_(2)气爆水击波的7.9~18.7倍,产生的振动数值是后者的3~10倍。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下爆破水击波传播规律的基础上,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。

急流河段工程中转运技术的应用

针对急流河段水下钻爆施工清礁工程量大,转运效率低,在清礁施工区内形成回淤导致礁石含泥过大等问题。考虑急流河段地形地貌及后方陆域回填施工的地形特点,提出进行水深区域的划分及规划回填区通航水路,首先每月大潮期间,在深水区应用装载量小的泥驳进行定点抛填,其次平板驳装料完成靠泊临时码头,建设通航水深达到5m以上临时靠泊码头,满足平板驳满载航行。最后由挖掘机进行装料,自卸车进行运输至指定卸料点,推土机完成摊铺施工。施工实践表明:通过急流河段工程中转运技术的应用,在急流河段工程中节约了工期,降低了转运难度。

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%~98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。

基于正交试验法的气泡帷幕削波特性研究

气泡帷幕削波技术的影响因素众多。为了得到气泡帷幕在实际工程应用中的最佳组合方案,利用AUTODYN软件设计3因素3水平正交试验,以冲击波峰值压力的平均削减率作为评价指标,研究了气泡帷幕层数、气泡帷幕爆心距和药包深度对气泡帷幕削波效果的影响和敏感性。结果表明:气泡帷幕的削波能力存在极大值,此后继续增加气泡帷幕层数反而会出现负效应;气泡帷幕层数对气泡帷幕削波效应的影响最大,药包深度次之,气泡帷幕爆心距的影响最小;气泡帷幕爆心距越小,药包深度越大,气泡帷幕的削波效果越好;气泡帷幕层数为2层,气泡帷幕爆心距为1 m,药包深度为10.5 m时,削波效果最好。

现浇盖板钢底模在重力式码头工程中的应用

针对防城港榕木江西港点1#~6#泊位万吨级泊位现浇盖板设计问题,考虑工程所在浅海地貌及码头停泊特点,提出先装模浇筑盖板,再浇筑胸墙及轨道梁的施工顺序。首先从6#泊位开始,圆筒外壁架设支撑三角架底模平台,底模平台搭设好后再随盖板、胸墙分仓浇筑顺序分别进行钢筋绑扎,盖板钢筋绑扎好后进行靠船构件安装及盖板侧模安装加固。接着通过汽车泵进行混凝土入仓振捣施工,盖板浇筑完成后进行拆模及施工缝处理。最后再依次上升进行▽3.5 m以上胸墙、肋梁、轨道梁钢筋绑扎和模板安装,胸墙浇筑至+6.92 m高程,轨道梁浇筑至+6.83 m,胸墙预留8 cm厚度作为面层混凝土浇筑。施工实践表明:现浇盖板钢底模在重力式码头工程中的应用可节约工期,施工质量好,不受浪潮冲击影响。

供风量与气泡帷幕层数协同下水中爆炸冲击波的削波效果

气泡帷幕能有效地削弱水中冲击波对周围环境的影响。为了研究气泡帷幕供风量和层数对水中冲击波的协同作用,在供风量为30、60、90 L/min的条件下分别设计了含1、2、3层气泡帷幕的水下爆炸试验。结果表明,气泡帷幕的衰减率随供风量和层数增加而增大。当供风量较小(如30、60 L/min)时,随着气泡帷幕层数的增加,相邻层数之间峰值压力的衰减效率越来越低;当供风量较大(如90 L/min)时,随着气泡帷幕层数的增加,相邻层数之间峰值压力的衰减效率越来越高。结合实际工程的经济效益和水下复杂环境问题对削波效果进行分析,确定在供风量为30 L/min时开启2层气泡帷幕是最优的削波方案,为相关的实际工程问题提供参考和新思路。